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Die Erfindung betrifft ein Cockpitmodul für den Einbau in ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einem solchen Cockpitmodul.
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Im Kraftfahrzeugbau ist es üblich, vormontierte Module, die aus einer Vielzahl einzelner Bauteile bzw. Komponenten bestehen, an der Montagelinie bereit zu stellen und in die herzustellenden Fahrzeuge zu verbauen.
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Aus der nächstliegenden
DE 199 27 504 B4 ist ein Cockpitmodul bekannt, das verschiedenste Betriebseinrichtungen des Fahrzeugs und sonstige Komponenten enthält, wie z. B. elektrische und elektronische Einrichtungen, eine Radioanlage, Bestandteile einer Heiz- und/oder Klimaanlage, Ausströmdüsen, Bedienfelder, Airbagvorrichtungen, eine Lenksäule nebst Lenkrad, Anzeigeeinrichtungen, Verkleidungsteile, Verkabelungen und dergleichen mehr. Das Cockpitmodul enthält ferner einen bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung querverlaufenden Querträger (Modulquerträger), der das Cockpitmodul stabilisiert und an dem auch einige der genannten Komponenten gehaltert bzw. befestigt sind. Ein solches Cockpitmodul ist auch in der
DE 103 23 999 B4 beschrieben.
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Zum Stand der Technik wird ferner hingewiesen auf die in der
DE 10 2012 020 802 A1 beschriebene Instrumententafel-Abstützstruktur, auf die in der
US 4 718 712 A beschriebene Frontstruktur einer Fahrzeugkarosserie, auf den in der
DE 1 181 566 A beschriebenen Schalttafelträger für Kraftfahrzeuge sowie auf die in der
JP H02-246880 A beschriebene Luftkastenstruktur für Automobile.
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Der Einbau der vorbekannten Cockpitmodule ist mitunter schwierig, insbesondere weil ein bereits mit der Rohkarosserie verschweißter Scheibenquerträger die Zugänglichkeit erschwert.
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Mit der Erfindung soll ausgehend von der
DE 199 27 504 B4 eine Möglichkeit geschaffen werden, den Einbau eines Cockpitmoduls zu vereinfachen.
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Dies gelingt mit einem erfindungsgemäßen Cockpitmodul entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, das ein erfindungsgemäßes Cockpitmodul aufweist. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
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Das erfindungsgemäße Cockpitmodul umfasst einen querverlaufenden, d. h. in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Modulquerträger und mehrere Betriebseinrichtungen sowie auch einen Scheibenquerträger, der einen Flansch zur Befestigung und Abstützung der Unterkante einer Fahrzeugfrontscheibe aufweist, sodass der Scheibenquerträger Bestandteil des Cockpitmoduls ist und beim Einbau des Cockpitmoduls in die Fahrzeugkarosserie eingefügt wird.
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Der zur Befestigung und Abstützung der Fahrzeugfrontscheibe bzw. Windschutzscheibe erforderliche Scheibenquerträger, der im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung verläuft und quasi den unteren Windschutzscheibenrahmen bildet, wird erfindungsgemäß Bestandteil des Cockpitmoduls. Damit kann die Fahrzeugkarosserie, in die das erfindungsgemäße Cockpitmodul eingebaut werden soll, zunächst ohne Scheibenquerträger aufgebaut bzw. vorgefertigt werden. Beim Einbau des Cockpitmoduls wird der Scheibenquerträger als Bestandteil des erfindungsgemäßen Cockpitmoduls in die Fahrzeugkarosserie eingefügt und dient dann auch als Versteifungselement. Aufgrund der verbesserten Zugänglichkeit werden die Montage erheblich vereinfacht und die erforderliche Taktzeit verkürzt. Insbesondere werden auch Montagearbeiten im Wasserkasten und an der Stirnwand deutlich erleichtert. Außerdem entfallen Toleranzprobleme, die bislang bei der Anbindung des Cockpitmoduls an den Scheibenquerträger auftreten können. Der Cockpitmodulaufbau und der Einbau in das Kraftfahrzeug sind toleranzunempfindlicher.
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Der Scheibenquerträger und der Modulquerträger sind bspw. als Profilteile, insbesondere Hohlprofilteile (d. h. Rohre und dergleichen), ausgebildet und können sowohl aus Metall (bspw. Aluminium, Magnesium, Stahl) als auch aus einem faserverstärkten Kunststoff bzw. einem Faser-Kunststoff-Verbund bestehen.
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Der Scheibenquerträger kann mit dem Modulquerträger fest verbunden sein. D. h., der Scheibenquerträger und der Modulquerträger bilden eine insbesondere starre Baueinheit, wodurch die Steifigkeit des Cockpitmoduls und auch die Crashsteifigkeit des Kraftfahrzeugs, in das ein solches Cockpitmodul eingebaut ist, deutlich erhöht sind.
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Der Scheibenquerträger und der Modulquerträger können durch Verbindungselemente verbunden sein. Der Scheibenquerträger und der Modulquerträger können bspw. durch wenigstens eine Strebe verbunden sein. Bei solchen Streben handelt es sich bspw. um Profilteile, die sowohl aus Metall als auch aus faserverstärktem Kunststoff gebildet sein können. Der Scheibenquerträger und der Modulquerträger können auch durch wenigstens eine Platte bzw. Tafel verbunden sein. Die Platte kann aus Metall (bspw. Blechteil oder Gussteil) oder auch faserverstärktem Kunststoff gebildet sein. Ferner kann die Platte Ausnehmungen oder Löcher aufweisen, um Bauraum für im Cockpitmodul anzuordnende Komponenten zu schaffen und/oder um die Verlegung von Kabeln und Schläuchen zu ermöglichen. Bevorzugt können sich diese Verbindungselemente bei einem Crash verformen und dabei Crashenergie aufnehmen. Das Cockpitmodul weist somit quasi eine eingebaute Knautsch- und Crashenergieabsorptionszone auf, wodurch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen erheblich verbessert wird. Die Verbindung zwischen den Streben bzw. der Platte und den Querträgern kann bspw. mittels Verschrauben, Vernieten, Verschweißen, Verkleben und/oder dergleichen erfolgen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Scheibenquerträger und der Modulquerträger einstückig ausgebildet sind, d. h. in einem Stück hergestellt sind. Eine solche einstückige Baueinheit umfasst dann bspw. einen Scheibenquerträgerabschnitt bzw. -bereich, einen Modulquerträgerabschnitt bzw. -bereich und wenigstens einen diese beiden Abschnitte bzw. Bereiche verbindenden Verbindungsabschnitt bzw. -bereich. Die einstückige Baueinheit ist insbesondere so ausgebildet, dass diese bei einem Unfall Crashenergie aufnehmen kann.
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Der Scheibenquerträger und der Modulquerträger können ein einstückiges Blechformteil sein. Als Blechmaterial kommen bspw. Aluminium- oder Stahlblech in Betracht, wobei zur Lastanpassung insbesondere auch Tailored Blanks als Ausgangsblechmaterial verwendet werden können.
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Der Scheibenquerträger und der Modulquerträger können auch ein einstückiges Gussteil sein. Als Gussmaterial kommen bspw. Stahl-, Aluminium- oder auch Magnesiumlegierungen in Betracht. Bevorzugt handelt es sich bei dieser einstückigen Baueinheit um ein Aluminium- oder auch Magnesiumdruckgussteil.
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Der Scheibenquerträger und der Modulquerträger können auch ein einstückiges Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff bzw. ein Faserkunststoffverbundbauteil sein. Als Verstärkungsfasern kommen insbesondere Kohlenstofffasern (CFK) oder Glasfasern (GFK) in Betracht. Die Herstellung anspruchsvoller Bauteilgeometrien ist bspw. mit dem RTM-Verfahren möglich.
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Das mit dem nebengeordneten Patentanspruch beanspruchte Kraftfahrzeug, wobei es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen (PKW) handelt, zeichnet sich dadurch aus, dass dieses ein erfindungsgemäßes Cockpitmodul aufweist, welches mit der Karosseriestruktur verschraubt bzw. schraubgefügt ist. Der Modulquerträger und/oder der Scheibenquerträger, die insbesondere auch einstückig ausgebildet sein können (s. o.), können hierzu mit Montageflanschen oder dergleichen ausgebildet sein, über die eine Schraubbefestigung mit bspw. den A-Säulen der Karosseriestruktur erfolgt. D. h., der Scheibenquerträger als Bestandteil des erfindungsgemäßen Cockpitmoduls ist in die Karosserie eingeschraubt, anstatt wie bisher üblich fest verschweißt. Daraus ergeben sich auch Vorteile im Reparaturfall.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine erste Ausführungsmöglichkeit.
- 2 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine zweite Ausführungsmöglichkeit.
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Das in
1 dargestellte Cockpitmodul
100 hat eine strichliniert dargestellte Umrisskontur
110 wie das aus der
DE 199 27 504 B4 vorbekannte Cockpitmodul. Das Cockpitmodul
100 umfasst viele Bauteile und Komponenten, insbesondere Betriebseinrichtungen (s. o.), die im einzelnen nicht dargestellt sind. Das Cockpitmodul
100 weist ferner einen Modulquerträger
120 und einen Scheibenquerträger
130 auf, die als Hohlprofile, gegebenenfalls auch als Mehrkammerhohlprofile, ausgebildet sind. Bei diesen Querträgern
120/130 handelt es sich bspw. um Strangpressprofile, gewalzte Profile, Gussteile oder aber auch Faserkunststoffverbundbauteile (z. B. aus CFK oder GFK).
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Der in Fahrtrichtung vor dem Modulquerträger 120 angeordnete Scheibenquerträger 130 weist einen Flansch bzw. Scheibenflansch 135 zur Befestigung und Abstützung der Unterkante einer Fahrzeugfrontscheibe 200 auf. Der Scheibenquerträger 130 und dessen Scheibenflansch 135 sind bevorzugt so ausgebildet, dass diese in Fahrzeugquerrichtung dem Verlauf der Unterkante der Frontscheibe 200 folgen. Die direkte oder auch indirekte Befestigung der Frontscheibe 200 am Scheibenquerträger 130 kann bspw. durch Verkleben (siehe Bezugszeichen 210) oder mithilfe eines Scheibeneinfassungsgummis oder in sonstiger geeigneter Weise erfolgen.
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Der Scheibenquerträger 130 und der Modulquerträger 120 sind durch wenigstens ein Verbindungselement 140, wobei es sich bspw. um eine Strebe oder Platte handelt, fest miteinander verbunden. Das Verbindungselement 140 kann bspw. mit den Querträgern 120/130 verschraubt, vernietet, verschweißt und/oder verklebt sein. Die Festigkeit bzw. Stabilität der dadurch gebildeten Baueinheit aus Modulquerträger 120 und Scheibenquerträger 130 ist höher als die Summe der Festigkeiten bzw. Stabilitäten der Einzelträger. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Karosseriesteifigkeit und im Crashfall wird eine erhöhte Rückhaltefestigkeit erreicht. Ferner ist in Fahrtrichtung zwischen den beiden Querträgern 120/130 ein durch das Verbindungselement 140 abgestütztes Schubfeld vorhanden, wodurch die Crashsicherheit erheblich gesteigert wird.
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Bei der in 2 gezeigten Ausführungsmöglichkeit sind der Modulquerträger 120, der Scheibenquerträger 130 und das wenigstens eine Verbindungselement 140 einstückig ausgebildet, d. h. in einem Stück hergestellt. Dieses einstückige Bauteil weist sozusagen einen Modulquerträgerabschnitt 120, einen Scheibenquerträgerabschnitt 130 und wenigstens einen Verbindungsabschnitt 140 auf. Bspw. handelt es sich um ein Blechformteil, wobei die Querträger 120/130 auch als offene Hohlprofile gestaltet sein können, ein Gussteil, insbesondere ein Druckgussteil, oder ein Faserkunststoffverbundbauteil.
